二氯乙烷精制節(jié)能型研究

王曉紅，王 松

(青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042)

二氯乙烷(1，2-二氯乙烷，Dichloroethane)，CAS No：107-06-2，化學(xué)式為C2H4Cl2，相對分子量98.97，是鹵代烴的一種,常用 EDC表示 。常溫常壓下無色或淺黃色透明液體，熔點-35.7℃，沸點83.5℃，密度1.235g/cm3，閃點17℃。難溶于水，主要用作氯乙烯(聚氯乙烯單體)制取過程的中間體，也用作溶劑等[1]。

二氯乙烷(EDC)是制取氯乙烯的重要原料，而氯乙烯是制取PVC的主要原料。氯乙烯的生產(chǎn)主要依靠二氯乙烷的裂解作用。因此，如何在較低的裂解溫度下實現(xiàn)較高的裂解率是二氯乙烷裂解反應(yīng)節(jié)能型研究的重點，本文通過對裂解反應(yīng)前的二氯乙烷精制中的脫輕塔和脫重塔對EDC中雜質(zhì)含量進(jìn)行節(jié)能型控制研究。

1 四氯化碳控制方法

四氯化碳作為EDC中的輕組分會促進(jìn)EDC裂解反應(yīng)，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道[2]，在0.9MPa壓力下，EDC中四氯化碳含量在1000×10-6時，EDC裂解反應(yīng)溫度需達(dá)到495℃才能維持EDC裂解率在50%以上，若提高四氯化碳含量至3000×10-6以上，該溫度只需控制在485℃。因此，如果在精餾分離制取EDC時適當(dāng)提高其中四氯化碳的含量，則可以在保證裂解率不變的同時降低裂解溫度，從而節(jié)省燃料氣用量。

以下有兩種方式可以實現(xiàn)對EDC中四氯化碳的精確控制。第一種方式，在脫輕塔塔頂溫度固定時，對比塔頂壓力和純四氯化碳在此溫度下的塔頂壓力，如圖1所示。根據(jù)兩者的差值確定四氯化碳的在塔頂?shù)暮俊?/p>

圖1 塔頂壓力與四氯化碳沸點關(guān)系圖

計算塔頂排氣量的設(shè)定值對塔壓進(jìn)行調(diào)整，控制EDC中四氯化碳含量。

第二種方式，如果對EDC中的四氯化碳含量進(jìn)行監(jiān)測，對比所需四氯化碳與實際四氯化碳之間的差值可計算出氣比修正值，并在每10 min調(diào)整一次氣提比設(shè)定值。如果實際四氯化碳值超過所需含量，則脫輕塔塔頂采出量會暫時迅速增加，提高四氯化碳外排量，減小四氯化碳含量。

2 重組分控制方法

EDC中的重組分主要為1,1,2三氯乙烷(1,1,2-TCA)，它會導(dǎo)致EDC裂解溫度上升，還可能引起結(jié)焦[3]，在脫重塔底部除去重組分可以有效控制1,1,2三氯乙烷的含量。由于重組分易結(jié)焦，所以脫重塔采用負(fù)壓控制，塔底壓力為-0.05MPa。在此壓力下，通過計算塔底溫度與EDC含量的關(guān)系，實現(xiàn)EDC最大能力的回收。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)[4]，假設(shè)1,1,2三氯乙烷蒸氣壓的60%為等效的非EDC蒸氣壓貢獻(xiàn)。

根據(jù)安托應(yīng)方程

(1)

和拉烏爾定律

(2)

可以計算出脫重塔塔底溫度與EDC含量的關(guān)系，通過查閱文獻(xiàn)[5]，可知EDC和1,1,2三氯乙烷的安托應(yīng)常數(shù)如表1所示。

表1 安托應(yīng)常數(shù)

可以計算出EDC的摩爾分?jǐn)?shù)XEDC，塔底EDC的質(zhì)量濃度AEDC=XEDC×99/133.4[6]。

結(jié)果如圖2所示：

圖2 脫重塔塔釜溫度與EDC質(zhì)量濃度關(guān)系圖

根據(jù)此表給出的數(shù)據(jù)，可以結(jié)合實際的蒸汽情況控制適當(dāng)?shù)臏囟确秶?，從而盡可能多的提高EDC的回收率。

3 結(jié)果與討論

本文研究了控制EDC中輕、重組分的方法，通過控制輕、重組分的含量達(dá)到EDC裂解生產(chǎn)的節(jié)能優(yōu)化。分析結(jié)果顯示，想要控制脫輕塔塔底四氯化碳含量在1000×10-6以下，需要在80℃下控制壓力在0.01MPa；若想提高到3000×10-6以上，需在溫度不變的情況下將壓力提高到0.05MPa。

對重組分分析顯示，脫重塔在-0.05MPa壓力下，塔底溫度控制在110℃時，可以完全回收EDC。但是考慮到塔釜的結(jié)焦問題，塔底溫度應(yīng)盡可能降低，綜合清焦費用核算，選擇最經(jīng)濟(jì)的方案。對EDC精制過程的節(jié)能型研究，可以提高裂解效率，降低生產(chǎn)成本，對實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)具有一定程度的指導(dǎo)意義。